JP2014174050A - 電池容量推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な手法で二次電池の満充電容量を取得する。
【解決手段】電池容量推定装置１は、電池状態検出部１１０で検出される前記二次電池の開放電圧に基づいて開放電圧ＳＯＣを算出する開放電圧ＳＯＣ演算部１２０と、累積期間内に電池状態検出部１１０から検出された電流の積算量を二次電池１０の定格電池容量で除算して積算ＳＯＣを求め、その積算ＳＯＣを累積期間開始前の開放電圧ＳＯＣに加算して電流積算ＳＯＣを算出する電流積算ＳＯＣ演算部１３０と、累積期間経過後の開放電圧ＳＯＣと、電流積算ＳＯＣとの差分に基づいて、二次電池の満充電容量を推定する電池容量推定部１５０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池の容量を推定する電池容量推定装置に関するものである。

従来のバッテリーの状態管理装置として、特許文献１には、バッテリーの充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）をバッテリー電流の積算式から算出する算出手法が開示されている。この算出手法では、バッテリー電流の積算量をバッテリー容量で除算して積算ＳＯＣを算出し、積算ＳＯＣに前回の充電状態を加算して電流積算に基づくＳＯＣが算出される。

特開２０１２−１９８１７５号公報

特許文献１に開示されている算出手法では、ＳＯＣを算出するのに固定値のバッテリー容量が用いられる。しかしながら、バッテリー容量はバッテリーを繰り返し使用することにより低下するため、バッテリー電流の積算式から算出されるＳＯＣにはズレが生じてしまう。

これに対し、バッテリー容量の測定値を用いてＳＯＣを算出することもが考えられるが、この場合には、バッテリーを一度、完全放電してから満充電にしなければならない。そのため、バッテリーを搭載した車両の使用中などに、簡易な手法でバッテリーの満充電容量（電池容量）を取得することは困難である。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡易な手法で二次電池の容量を取得することを目的とする。

本発明は、二次電池の電流と電圧とを検出する検出部と、前記検出部により検出される前記二次電池の開放電圧に基づいて開放電圧ＳＯＣを算出する第１演算部と、累積期間内に前記検出部により検出された電流の積算量を前記二次電池の定格電池容量で除算して積算ＳＯＣを求め、当該積算ＳＯＣを前記累積期間開始前の開放電圧ＳＯＣに加算して電流積算ＳＯＣを算出する第２演算部と、前記累積期間経過後の開放電圧ＳＯＣと、前記電流積算ＳＯＣとの差分に基づいて、前記二次電池の満充電容量を推定する容量算出部と、を備える電池容量推定装置。

本発明では、電流積算ＳＯＣと開放電圧ＳＯＣの差分に基づいて二次電池の満充電容量が推定されるので、二次電池の使用中に簡易な手法によって満充電容量を取得することができる。

本発明の第１実施形態に係る電池容量推定装置を示すブロック図である。 電池容量推定装置による満充電容量の算出方法を示すフローチャートを示す図である。 開放電圧ＳＯＣの演算処理を示すフローチャートを示す図である。 電流積算ＳＯＣの演算処理を示すフローチャートを示す図である。 電池容量推定装置による満充電容量の算出例を示す図である。 第２実施形態に係る電池容量推定装置を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
まず、図１を参照して、本実施形態に係る電池容量推定装置１について説明する。

電池容量推定装置１は、例えば、建設機械に搭載されたバッテリーの容量を算出するものである。

電池容量推定装置１は、バッテリー１０と、電力又は動力によって動作する電動モーター３０と、電動モーター３０とバッテリー１０との間に設けられたインバーター２０と、を備える。インバーター２０は、電動モーター３０から供給される電力を交流から直流に変換し、バッテリー１０を充電する。またインバーター２０は、バッテリー１０から供給される電力を直流から交流に変換し、電動モーター３０を駆動する。

そして電池容量推定装置１は、バッテリー１０の充電又は放電の状態を管理する状態管理部１００と、バッテリー１０の交換時期を警告する電池交換警告部２００と、を備える。

バッテリー１０は、例えば、定格電池容量が５０Ａｈ（アンペアアワー）の二次電池である。バッテリー１０は充電と放電が可能な多数のセルを有し、各セルは直列に接続されている。バッテリー１０としては、例えばリチウムイオン電池が用いられる。

状態管理部１００は、バッテリー１０の温度、電圧、電流、満充電容量（電池容量）や充電量（ＳＯＣ：State Of Charge）などのバッテリー状態を管理する。状態管理部１００は、検出部として電池状態検出部１１０と、第１演算部として開放電圧ＳＯＣ演算部１２０と、第２演算部として電流積算ＳＯＣ演算部１３０と、補正情報保持部１４０と、容量推定部として電池容量推定部１５０と、を備える。

電池状態検出部１１０は、数ｍｓ（ミリセカンド）の測定周期で、バッテリー１０の温度と電圧と電流とを検出する。例えば、電池状態検出部１１０は、バッテリー１０の各セルに流れる電流の大きさを検出する。また、電池状態検出部１１０は、バッテリー内部に設けられたセルの電極間の電圧（セル電圧）を検出する。さらに、電池状態検出部１１０は、バッテリー１０に設けられた温度センサーから、バッテリー温度を検出する。

電池状態検出部１１０は、検出されたバッテリー１０の電流値を示すバッテリー電流信号を電流積算ＳＯＣ演算部１３０に供給する。例えば、バッテリー１０の電流のうち、充電時の充電電流は、正（プラス）の値を示し、放電時の放電電流は、負（マイナス）の値を示す。

また、電池状態検出部１１０は、検出されたバッテリー温度、及び、セル電圧の値を示すバッテリー状態信号を開放電圧ＳＯＣ演算部１２０に供給する。

電池状態検出部１１０は、バッテリー１０の電流が、所定期間、例えば３分継続して充放電閾値を超えないときは、バッテリー１０の充電及び放電が停止状態であると判定し、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０に充電量ＳＯＣの補正実行命令を指示する。

充放電閾値としては、充電電流の閾値（充電閾値）と放電電流の閾値（放電閾値）とがある。例えば、充電閾値は５Ａに設定され、放電閾値は「−５Ａ」に設定される。また、所定期間は、バッテリー１０の充放電の停止時にバッテリー１０の内部抵抗の変化による電流の低下や上昇特性などに応じて決定される。

開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、電池状態検出部１１０からの補正実行命令を受けると、開放電圧に基づいて充電量ＳＯＣを算出する。開放電圧とは、バッテリー１０の充電及び放電が停止しているときのセル電圧のことである。

本実施形態では、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０には、バッテリー温度ごとに、セル電圧と開放電圧ＳＯＣとを互いに対応付けた開放電圧ＳＯＣマップが記録されている。

開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、充電量ＳＯＣの補正実行命令を受けると、バッテリー状態信号から温度の平均値を算出し、かつ、バッテリー状態信号から開放電圧としてセル電圧を取得する。そして開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、開放電圧ＳＯＣマップを参照して、開放電圧と平均温度とに対応付けられた開放電圧ＳＯＣを算出する。

このように、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０でバッテリー温度ごとの開放電圧ＳＯＣマップを用いることによって、開放電圧ＳＯＣの精度を高めることができる。開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、算出された開放電圧ＳＯＣを電池容量推定部１５０と電流積算ＳＯＣ演算部１３０とに供給する。

電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０から開放電圧ＳＯＣを受け付けると、次式により、バッテリー電流信号に基づく電流積算ＳＯＣを算出して電池容量推定部１５０に供給する。

本実施形態では、電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、バッテリー１０が放電又は充電をしている充放電時間（ｈｒ）に、バッテリー電流信号に示される測定周期ごとの電流値（Ａ）を積算して電流の積算量を算出する。そして電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、電流の積算量をバッテリー１０の定格電池容量（５０Ａｈ）で除算して積算ＳＯＣを求め、その積算ＳＯＣを開放電圧ＳＯＣ演算部１２０からの開放電圧ＳＯＣに加算して電流積算ＳＯＣを算出する。

一般に、バッテリー１０の放電電流の大きさが一定である場合には、充放電の繰り返しに伴いバッテリー１０の劣化が大きくなるほど、バッテリー１０の放電時間は短くなり、満充電時の満充電容量が低下する。

しかしながら、電流積算ＳＯＣの算出式（１）では、充電量ＳＯＣの算出のためバッテリー１０の電池容量として定格電池容量が使用されている。そのため、電流積算ＳＯＣの算出期間において、同じバッテリー電流が流れた場合、バッテリー１０が劣化して満充電容量が定格電池容量から低下しても、算出される電流積算ＳＯＣの値は変わらない。したがって、電流積算ＳＯＣ演算部１３０では、バッテリー１０の劣化度合いに関係なく、バッテリー１０が劣化していないとき（初期段階）の充電量ＳＯＣが算出される。

これに対し、開放電圧ＳＯＣの算出手法については、バッテリー１０の満充電容量が低下すると、同じ放電レートで一定時間放電しても、セル電圧はバッテリー１０の劣化度合いに応じて低下する。したがって、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０では、バッテリー１０の劣化度合いに応じた充電量ＳＯＣが算出される。

このため、電流積算ＳＯＣ演算部１３０で算出される充電量ＳＯＣと、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０で算出された充電量ＳＯＣとのＳＯＣズレ量（差分）から、バッテリー１０の劣化度合いに応じた満充電容量を推定することが可能となる。

そこで、本発明では、電流積算ＳＯＣと開放電圧ＳＯＣの差分ごとに、その差分によって定まるバッテリー１０の劣化度合いに応じた満充電容量を示す補正情報を、補正情報保持部１４０に保持する。

補正情報保持部１４０には、電流積算ＳＯＣから開放電圧ＳＯＣを除算したＳＯＣ差分が大きいほど、定格電池容量よりも小さな満充電容量が設定される。

補正情報は、本実施形態では実験データーにより決定される。例えば、実験データーにおいてＳＯＣ差分が「５％」のときに満充電容量が「４０Ａｈ」となる関係を有する場合には、補正情報保持部１４０には、ＳＯＣ差分が「５％」のときに満充電容量が「４０Ａｈ」と設定される。

電池容量推定部１５０は、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０から開放電圧ＳＯＣを受け付けると、開放電圧ＳＯＣを受け付ける直前の電流積算ＳＯＣと開放電圧ＳＯＣとのＳＯＣ差分を算出する。そして電池容量推定部１５０は、ＳＯＣ差分に基づいて補正情報に対応付けられた満充電容量を算出し、その満充電容量にバッテリー１０の電池容量を補正する。

例えば、電池容量推定部１５０が、電流積算ＳＯＣ演算部１３０から、「８０％」の電流積算ＳＯＣを受け付けた後に、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０から、「７５％」の開放電圧ＳＯＣを受け付けた場合を想定する。

この場合には、電池容量推定部１５０は、「８０％」の電流積算ＳＯＣから「７５％」の開放電圧ＳＯＣを減算して「５％」のＳＯＣ差分を算出し、補正情報を参照して「５％」のＳＯＣ差分に対応付けられた「４０Ａｈ」の満充電容量を算出する。そして電池容量推定部１５０は、バッテリー１０の定格電池容量（５０Ａｈ）を満充電容量（４０Ａｈ）に変更する。電池容量推定部１５０は、変更後のバッテリー１０の満充電容量を、通知処理部としての電池交換警告部２００に供給する。

電池交換警告部２００は、電池容量推定部１５０からバッテリー１０の満充電容量を受け付けると、満充電容量が交換閾値よりも低いか否かを判断する。電池交換警告部２００は、満充電容量が交換閾値よりも低い場合には、交換警告ランプを点灯させる。交換警告ランプは、バッテリー１０を交換する旨を運転者に通知するために用いられる。

なお、交換閾値には、任意の値が設定できる。例えば、交換閾値としてバッテリー１０の寿命の目安である定格電池容量（５０Ａｈ）の「８０％」の４０Ａｈに設定する。このように、交換閾値としてバッテリー１０の寿命の目安となる満充電容量を設定すれば、運転者はバッテリー１０の寿命が過ぎたことを認識することができる。

図２は、電池容量推定装置１による満充電容量の算出方法を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ９１１においてイグニッションキーがＯＮに設定され、電池容量推定装置１が起動する。

ステップＳ９１２において電池状態検出部１１０は、数ｍｓの測定周期でバッテリー１０の温度、電圧や電流の状態を検出する。そして電池状態検出部１１０は、バッテリー１０の電流値を示すバッテリー電流信号を開放電圧ＳＯＣ演算部１２０に供給するとともに、バッテリー１０の温度及びセル電圧の値を示すバッテリー状態信号を電流積算ＳＯＣ演算部１３０に供給する。

ステップＳ９２０において開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、バッテリー状態信号に基づいて開放電圧ＳＯＣを演算する。開放電圧ＳＯＣの演算処理については、図３で詳細に説明する。開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、演算した開放電圧ＳＯＣを電流積算ＳＯＣ演算部１３０に供給する。

ステップＳ９１３において電池状態検出部１１０は、バッテリー１０の電流Ｉｂが、バッテリー１０の充電又は放電の停止を判定するための放電閾値及び充電閾値を超えているか否かを判断する。

ステップＳ９３０においてバッテリー１０の電流Ｉｂが放電閾値から充電閾値までの範囲を超えている場合には、電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、バッテリー電流信号の積算量と開放電圧ＳＯＣとに基づいて電流積算ＳＯＣを演算する。電流積算ＳＯＣの演算処理については、図４で詳細に説明する。電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、演算した電流積算ＳＯＣを電池容量推定部１５０に供給する。

一方、ステップＳ９１４において電池状態検出部１１０は、バッテリー１０の電流Ｉｂが放電閾値よりも大きく、かつ、電流Ｉｂが充電閾値よりも小さい場合には、電流Ｉｂが３分間継続して放電閾値から充電閾値までの範囲内にあるか否かを判断する。バッテリー１０の電流Ｉｂが３分間継続して放電閾値から充電閾値までの範囲を超えないときは、ステップＳ９３０に進む。

一方、バッテリー１０の電流Ｉｂが３分間継続して放電閾値から充電閾値までの範囲を超えないときは、電池状態検出部１１０は、充電量ＳＯＣの補正実行命令を開放電圧ＳＯＣ演算部１２０に指示する。

ステップＳ９４０において開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、補正実行命令を受けると、バッテリー状態信号に基づいて新たな開放電圧ＳＯＣを演算する。そして開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、開放電圧ＳＯＣの容量値を電池容量推定部１５０に出力する。

ステップＳ９１５において電池容量推定部１５０は、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０から受け付けた新たな開放電圧ＳＯＣと、電流積算ＳＯＣ演算部１３０からの電流積算ＳＯＣとのＳＯＣズレ量を算出する。

ステップＳ９１６において電池容量推定部１５０は、補正情報保持部１４０を参照し、ＳＯＣズレ量に基づいて補正情報に対応づけられた満充電容量Ｃｂを算出する。電池容量推定部１５０は、補正情報によって補正された満充電容量Ｃｂを電池交換警告部２００に供給する。

ステップＳ９１７において電池交換警告部２００は、満充電容量Ｃｂが交換閾値よりも低いか否かを判断する。そして電池交換警告部２００は、満充電容量Ｃｂが交換閾値以上である場合には、ステップＳ９１３に戻り、電流積算ＳＯＣ演算処理又は開放電圧ＳＯＣ演算処理を実行する。

一方、ステップＳ９１８において電池交換警告部２００は、満充電容量Ｃｂが交換閾値よりも低い場合には、バッテリー１０の交換を使用者に通知するための電池交換ランプを点灯させて、バッテリー１０の満充電容量の算出方法が終了する。

図３は、開放電圧ＳＯＣ演算処理を示すフローチャートである。図３では、電池状態検出部１１０によってバッテリー状態信号が開放電圧ＳＯＣ演算部１２０に供給されると、開放電圧ＳＯＣ演算処理（Ｓ９２０、Ｓ９４０）が実行される。

まず、ステップＳ９２１において開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、電池状態検出部１１０から供給されるバッテリー状態信号から温度の平均値Ｔａを算出する。

ステップＳ９２２において開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、バッテリー状態信号からセル電圧Ｖｂを開放電圧として取得する。

ステップＳ９２３において開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、開放電圧ＳＯＣマップを参照して、バッテリー１０の平均温度Ｔａと開放電圧Ｖｂとに対応づけられた開放電圧ＳＯＣを算出して、開放電圧ＳＯＣ演算処理を終了し、図２に示した処理に戻る。

図４は、電流積算ＳＯＣ演算処理を示すフローチャートである。図４では、バッテリー電流信号が充放電閾値を所定期間継続して超えないときに、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０によって開放電圧ＳＯＣが算出されると、電流積算ＳＯＣ演算処理（Ｓ９３０）が実行される。

まず、ステップＳ９３１において電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、電池状態検出部１１０から測定周期ごとにバッテリー１０の電流Ｉｂを取得する。

ステップＳ９３２において電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、式（１）により、バッテリー１０の電流Ｉｂの積算値に基づく電流積算ＳＯＣを算出する。

具体的には、電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、バッテリー電流信号から電流Ｉｂを取得すると、測定周期に電流Ｉｂを乗算した電流量を、累積期間内の測定周期ごとの電流量に加算して、電流の積算量（バッテリー電流×充放電期間）を算出する。そして電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、電流の積算量をバッテリー１０の定格電池容量で除算して積算ＳＯＣを算出する。

なお、累積期間とは、バッテリー電流信号が放電閾値から充電閾値までの演算停止範囲を超えてから、演算停止範囲内のバッテリー電流信号が所定時間継続するまでの期間である。すなわち、累積期間は、バッテリー１０の充電又は放電を開始してからバッテリー１０の放電又は充電が終了するまでの期間のことである。

ステップＳ９３３において電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、ステップＳ９２０で開放電圧ＳＯＣが算出されると、バッテリー１０の放電又は充電が終了するまでの累積期間内に、測定期間ごとに積算される積算ＳＯＣを用いて電流積算ＳＯＣを算出する。この電流積算ＳＯＣは、ステップＳ９２０で算出された開放電圧ＳＯＣに積算ＳＯＣを加算した値である。そしてステップＳ９１４で演算停止範囲内のバッテリー電流信号が３分間継続すると、電流積算ＳＯＣの累積期間が終了してステップＳ９４０で開放電圧ＳＯＣが新たに算出される。

累積期間後にステップＳ９４０で新たに開放電圧ＳＯＣが算出されると、電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、累積期間中は、積算ＳＯＣを用いて開放電圧ＣＯＣからの電流積算ＳＯＣを算出して電流積算ＳＯＣ演算処理を終了し、図２に示した処理に戻る。

図５は、電池容量推定装置１による満充電容量の算出例を示す図である。図５では、定格電池容量５０Ａｈのバッテリー１０を満充電した後に１０Ａの放電電流で１時間だけ放電したときの満充電容量の算出例を示す。図５には、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０に記憶されている開放電圧ＳＯＣマップ１２１と、補正情報保持部１４０に記憶されている補正情報１４１とが示されている。

図５（Ａ）は、放充電を数回繰り返した初期段階のバッテリー１０の満充電容量の算出例を示す。図５（Ｂ）は、放充電を１０００回繰り返したバッテリー１０の満充電容量の算出例を示す。

図５（Ａ）では、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、電池状態検出部１１０から「４．２Ｖ」の開放電圧を受け付けると、開放電圧ＳＯＣマップ１２１を参照して開放電圧ＳＯＣを「１００％」と算出する。

開放電圧ＳＯＣの算出後、電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、１０Ａの放電電流で１時間放電している間、測定期間ごとに電流積算ＳＯＣを算出する。バッテリー１０の放電終了時には電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、次式のとおり、電流積算ＳＯＣを８０％と算出する。

電池状態検出部１１０は、バッテリー１０の放電が停止したと判定すると、バッテリー１０から「３．９５Ｖ」の開放電圧を検出し、その電圧値を補正実行命令とともに開放電圧ＳＯＣ演算部１２０に供給する。ここでは、バッテリー１０が１０Ａで１ｈ放電したので、バッテリー１０の開放電圧が「４．２Ｖ」から「３．９５Ｖ」に低下している。

開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、電池状態検出部１１０から「３．９５Ｖ」の開放電圧を受け付けると、開放電圧ＳＯＣマップ１２１を参照して開放電圧ＳＯＣを「８０％」と算出して電池容量推定部１５０に供給する。電池容量推定部１５０は、開放電圧ＳＯＣ「８０％」と電流積算ＳＯＣ「８０％」とのズレ量を「０％」と算出し、補正情報１４１から満充電容量を「５０Ａｈ」と推定する。

一方、図５（Ｂ）では、電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、バッテリー１０の劣化度合いに関係なく電流積算ＳＯＣを算出するので、図５（Ａ）と同様、電流積算ＳＯＣを「８０％」と算出する。

そしてバッテリー１０の放電後に電池状態検出部１１０は、バッテリー１０から「３．９Ｖ」の開放電圧を検出し、その電圧値を補正実行命令とともに開放電圧ＳＯＣ演算部１２０に供給する。開放電圧ＳＯＣ演算部１２０は、電池状態検出部１１０から「３．９Ｖ」の開放電圧を受け付けると、開放電圧ＳＯＣマップ１２１を参照して開放電圧ＳＯＣを「７５％」と算出して電池容量推定部１５０に供給する。

このように図５（Ｂ）においては、図５（Ａ）と比べて充放電サイクル数を多く繰り返しており、同じ電流量を同じ時間放電した場合に、開放電圧の低下の度合いが大きくなる。

電池容量推定部１５０は、開放電圧ＳＯＣ「７５％」と電流積算ＳＯＣ「８０％」のズレ量を「５％」と算出し、その「５％」のズレ量に基づいて補正情報１４１から満充電容量「４０Ａｈ」を算出する。

このように、電池容量推定装置１は、開放電圧ＳＯＣと電流積算ＳＯＣとを比較して両者のＳＯＣズレ量に基づいてバッテリー１０の劣化度合いに応じた満充電容量を推定する。

なお、本実施形態では、バッテリー１０の充電量が１００％の満充電状態から開放電圧ＳＯＣ及び電流積算ＳＯＣの算出を開始する例について説明したが、１００％よりも低い状態から開放電圧ＳＯＣ及び電流積算ＳＯＣの算出を開始しても良い。例えば、充電容量が０％の状態でも開放電圧ＳＯＣ及び電流積算ＳＯＣの算出は可能である。

また、本実施形態では、バッテリー１０から１０Ａの電流で１時間放電した例について説明したが、電流積算ＳＯＣを算出する累積期間内に、充電のみを行った場合でも、充電や放電を繰り返した場合でも、ＳＯＣズレ量を算出して劣化後の満充電容量Ｃｂを求めることができる。

以上の第１の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

まず、開放電圧を用いた充電量ＳＯＣの算出方法では、バッテリー１０の劣化に応じた充電量ＳＯＣを算出することができるが、バッテリー１０が充放電を繰り返して劣化したときの満充電容量を算出することができなかった。

一方、電流積算を用いた充電量ＳＯＣの算出方法では、バッテリー１０の充電量ＳＯＣを算出することができるが、バッテリー１０の劣化については考慮されていなかった。このため、バッテリー１０が劣化したときの満充電容量を算出するには、一度バッテリー１０を完全放電させてから満充電にさせる必要があった。

そこで、本発明では、バッテリー１０の満充電容量を推定するのに、開放電圧を用いた充電量ＳＯＣと、電流積算を用いた充電量ＳＯＣと、の算出結果の差がバッテリー１０の劣化と対応関係にあることを利用する。

そのために、まず開放電圧ＳＯＣ演算部１２０により開放電圧ＳＯＣを算出する。その後、任意の累積期間バッテリーを充放電させ、電流積算ＳＯＣ演算部１３０により電流積算ＳＯＣを算出する。なお、電流演算ＳＯＣの算出には、累積期間開始前に測定した開放電圧を利用する。

次に累積期間経過後に、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０により開放電圧ＳＯＣを再度算出する。そして、累積期間経過後の開放電圧ＳＯＣと電流積算ＳＯＣの差分を求める。この差分かバッテリー１０の劣化と対応関係にあるので、開放電圧ＳＯＣと電流積算ＳＯＣの差分と満充電容量との関係をあらかじめ補正情報としてマップにしておく。

バッテリー１０の満充電容量を推定するときには、上述のように開放電圧ＳＯＣと電流積算ＳＯＣの差分を求める。そして、この差分を用いて補正情報のマップから満充電容量を算出することで、バッテリー１０を完全に放電させることなく、バッテリー１０の満充電容量を簡易に推定することができる。

また、本実施形態では、電池交換警告部２００は、電池容量推定部１５０により推定された満充電容量に基づいて、バッテリー１０を交換する旨を運転者に通知する。例えば、電池交換警告部２００は、推定された満充電容量が交換閾値よりも低い場合には、バッテリー交換ランプを点灯させる。これにより、バッテリーを搭載した車両などの使用者にバッテリー１０の交換を通知することができる。なお、バッテリー１０の交換の通知については、バッテリー交換ランプに点灯させる以外にも、建設機械の操作部に設けたディスプレイに表示しても良く、または、音声案内やブザーにより通知するなどしても良い。

（第２の実施形態）
図６を参照して、本実施形態に係る電池容量推定装置２について説明する。

本実施形態では、図１に示した電池容量推定装置１の電流積算ＳＯＣ演算部１３０に代えて、電流積算ＳＯＣ演算部１３１と、表示部として電池状態表示部２１０とを備えている。その他の構成は、電池容量推定装置１と同じ構成であるため、同一符号を付してここでの説明を省略する。

電流積算ＳＯＣ演算部１３１は、算出式（１）により、電池状態検出部１１０から供給されるバッテリー電流信号と、開放電圧ＳＯＣ演算部１２０から供給される開放電圧ＳＯＣとに基づいて、電流積算ＳＯＣを算出する。

電流積算ＳＯＣ演算部１３１は、電池容量推定部１５０により推定される満充電容量に基づいて電流積算ＳＯＣを補正する。

具体的には、電流積算ＳＯＣ演算部１３１は、電池容量推定部１５０から満充電容量を受け付けると、算出式（１）中の定格電池容量（５０Ａｈ）を満充電容量（例えば４０Ａｈ）に変更して補正後の電流積算ＳＯＣを算出する。電流積算ＳＯＣ演算部１３１は、補正後の電流積算ＳＯＣを電池状態表示部２１０に供給する。

電池状態表示部２１０は、電流積算ＳＯＣ演算部１３１から補正後の電流積算ＳＯＣを受け付けると、その電流積算ＳＯＣを、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）に表示させる。なお、補正後の電流積算ＳＯＣだけでなく、補正後の満充電容量についても合わせてＬＣＤに表示してもよい。

以上の第２の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

電池容量推定装置２では、電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、電池容量推定部１５０により推定される満充電容量に基づいて、電流積算ＳＯＣを補正する。具体的には電流積算ＳＯＣ演算部１３０は、算出式（１）中の定格電池容量を、バッテリー１０の劣化度合いに応じた満充電容量に変更して電流積算ＳＯＣを算出する。

これにより、バッテリー１０の使用中（充電又は充電時）であっても、バッテリー１０の劣化度合いが反映された電流積算ＳＯＣを簡易な手法で推定することができる。

また本実施形態では、電池状態表示部２１０は、電流積算ＳＯＣ演算部１３０によって補正された電流積算ＳＯＣを表示する。これにより、バッテリー１０を搭載した建設機械の使用者は、バッテリー１０の使用中においても簡易な手法で、バッテリー１０の劣化度合いを反映した電流積算ＳＯＣを知ることができる。また、バッテリー１０が劣化したときの満充電容量についても知ることができ、運転者によるバッテリー１０の状態管理が可能となる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

１、２ 電池容量推定装置
１０ バッテリー
２０ インバーター
３０ 電動モーター
１００ バッテリー状態管理部
１１０ 電池状態検出部（検出部）
１２０ 開放電圧ＳＯＣ演算部（第１演算部）
１３０、１３１ 電流積算ＳＯＣ演算部（第２演算部）
１４０ 補正情報保持部
１５０ 電池容量推定部（容量推定部）
２００ 電池交換警告部（通知処理部）
２１０ 電池状態表示部（表示部）

Claims (4)

1. 二次電池の電流と電圧とを検出する検出部と、
   前記検出部により検出される前記二次電池の開放電圧に基づいて開放電圧ＳＯＣを算出する第１演算部と、
   累積期間内に前記検出部により検出された電流の積算量を前記二次電池の定格電池容量で除算して積算ＳＯＣを求め、当該積算ＳＯＣを前記累積期間開始前の開放電圧ＳＯＣに加算して電流積算ＳＯＣを算出する第２演算部と、
   前記累積期間経過後の開放電圧ＳＯＣと、前記電流積算ＳＯＣとの差分に基づいて、前記二次電池の満充電容量を推定する容量推定部と、
   を備える電池容量推定装置。
2. 前記容量推定部により推定された満充電容量が所定値よりも低くなったことを通知する通知処理部をさらに備える、
   請求項１に記載の電池容量推定装置。
3. 前記第２演算部は、前記二次電池の定格電池容量を前記満充電容量に変更して新たな電流積算ＳＯＣを算出する、
   請求項１又は請求項２に記載の電池容量推定装置。
4. 前記第２演算部により算出された新たな電流積算ＳＯＣを表示する表示部をさらに備える、
   請求項３に記載の電池容量推定装置。

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